Belső fotoelektromos hatás 1

Belső fotoelektromos hatás. fotocella

A belső fotoelektromos hatás - újraelosztása elektron energia szintje a dielektrikumot és félvezetők (de nem a fémek) hatására fényt. Ha a fotonenergia hv beeső fény meghaladja a szélessége a tiltott sávban a szigetelőben vagy egy félvezető, az elektron, amely abszorbeálja a foton átmenetek a vegyértéksáv a vezetési sávban. Ennek eredményeként ez az átmenet, egy pár hordozók: elektronok a vezetési sávban, és a vegyérték sáv - lyuk. Így a vezetési sávban megjelenő töltéshordozók, és felvétele azt egy félvezető áramkör vagy egy áram folyik az alkalmazásnál egy külső villamos tér szivárogni fog a jelenlegi, változó attól függően, hogy a fény.

Belső fotoelektromos hatás eredménye:

1. Módosításához a hordozó sűrűsége a vezetési sávban (például egy változás a vezetőképesség);
2. A megjelenése fotó EMF.

Az egy belső fotoelektromos hatás alapú fotocellák - eszközök, amelyek átalakítani fényenergiát villamos energiává, vagy módosítása annak tulajdonságait hatása alatt beeső fény. Tulajdonságokkal bírnak dolgozni ka belső fotoelektromos hatás: photoresistor (FS), egy fotodióda (PD), -infravörös (PT), fotoreziszteket, fotomikroskhemy. Opto - az egyik esetben zárt a fényforrás és a fényérzékelő - használható galvanikus leválasztás áramkörök.

Eszközök, amelyek átalakítani fényenergiát villamos energiává, szelepet használva fotoelektromos hatás (egyfajta belső fotoelektromos hatás) - egy fotó elektromotoros erő előfordulása p - n átmenetifém határon vagy félvezetők. A szelep eszközt a fotoelektromos hatás használnak kamerák, napelemek, számológépek, műholdak, az egyes otthonok. Napelemek is használják a fotometriás, spektrometriás, asztrofizikából, biológia, stb

A tömeg és a lendület a foton. nyomás fény

1. Foton - egy kvantum fény. Szerint a Einstein hipotézise fénysugarak kibocsátási, abszorpció és fény terjedési történik diszkrét adagokban (QUANTA), úgynevezett fotonok (fotó - fény). Fotonenergia:

Einstein megkapta a képlet vonatkozó tömeg- és energia. Einstein képlet:

A foton E = E0. ezért. Így a tömege a foton:

Foton eltér a makroszkopikus testek és az elemi részecskék, hogy ez egy elemi részecske nyaláb, ami mozog bármilyen környezetben Xia fény sebessége, és nem nyugalmi tömeg m 0 = 0 foton.

A nyugalmi tömegét - a tömeg, mely utóbbinak a szemcsemérete, ha V = 0, így pihenő fotonok nem létezik, akkor létezik. Ha a fény megállt, az azt jelenti, hogy a fény által elnyelt energiát az anyag és a világ nem. A tömeg kell tekinteni foton területen tömege, ez azt jelenti, hogy a fény súlya társított elemi mező CBE-optikai hullámok. A foton energiája, de az összes energia megfelel tömeg Ks (ez következik).

Ha az elektromágneses mező E energiát, akkor m kell érteni tömege által az elektromágneses mező a fény hullám, ezáltal pályát, az anyag az energia és a tömeg. Golf - egyik formája a létezés kérdése. A jelenléte az energia területén, és tömege is bizonyítja materialitásának az elektromágneses mezőt.

1. Amellett, hogy az energia és a tömeg, van egy foton impulzus P. Az általános relativitáselmélet kapott lévő energia közötti viszonyt és a lendülete:

ahol c = 3 × 10 8 m / s,

A fentiekből következik, hogy a foton, mint bármely más részecskék energia, lendület és a tömeg. Ezek a jellemzők foton korpuszkuláris hullám jellemző az fény - jelentése:

A megnyilvánulása a hullám-részecske kettősség a fény és - a fény hullám és egy részecske.

Kísérleti bizonyítékok a foton impulzus enyhe nyomást. Sugárzást a testfelületen, nyomást gyakorol rá. Olny vektor vezet a megrendelt mozgás elemi díjak az anyag, és a mágneses mező hat ezeket a díjakat a Lorentz-erő. Ez az erő van irányítva, a terjedési iránya. A kapott Ezen erők tartják a kifejtett nyomás a szervezetbe sugárzás. Ez a magyarázat a nyomáshullám a szempontból. Szemszögéből a kvantumelmélet enyhe nyomást gyakorol a felszínre annak a ténynek köszönhető, hogy minden egyes foton az ütközés a felület átadja a lendülete.

Hagyja, hogy a fény esik a felületre normális. Ha az egységnyi idő (t = 1 S) egységnyi területre (S = 1 m 2) testfelület meghatározza N fotonok, akkor a reflexiós együttható

fény a felületen ρ - N fotonok tükröződni fog, és (1 - ρ) N - felszívódik. Minden foton elnyelődik a felület, ez ad lendületet

és mindegyik tükröződik

Enyhe nyomás a felület megegyezik az impulzus, amely továbbítja a felszínre 1 N fotonok:

ahol - besugárzott - az energia a foton érkezik egységnyi területre jutó idő, - energiasűrűsége.

Nyomás fény normál előfordulási

Nyomás fény, ha a fény a szögben i.

A fotonok száma egységnyi térfogatra (koncentráció fotonok)

A fotonok száma esemény egységnyi idő alatt egységnyi területen:

Egy másik hatása, amelyek nyilvánvaló korpuszkuláris tulajdonságait a fény hatása van a Compton (1923), amely abból áll, változó a hullámhossz a szórt fény atomok (paraffin, grafit, bór) röntgen sugárzás.

Reakcióvázlat kísérletek Compton: monokromatikus röntgensugár által generált az X-ray cső áthalad a nyíláson A. D és egy keskeny sugár irányul, hogy a fényt szóró anyag B. Rays szétszórt szögben θ. X-sugarak által rögzített vevő Pr. - X-ray spektrográf, amely méri a hullámhossz a szórt röntgen-sugarak. Compton A kísérletek azt mutatták, hogy a hullámhossz λ „a szórt fény nagyobb, mint a hullámhossz λ a beeső friss, ahol a különbséget λ” - λ függ a szórási szög θ.

- Compton-hullámhossza, határozza meg a tömeg a vizsgált anyag.

A magyarázat által adott Compton effektus alapján quantum ötletek a fény természetéről.

A könnyű atomok elektronokat gyengén kötött, hogy a magok, úgy, hogy az elektronok tekinthető szabad. Ezután Compton hatás - az eredmény a rugalmas ütközések röntgen-fotonok szabad elektronokat. Egy rugalmas ütközés törvénye az energiamegmaradás és a lendület megőrzése.

A törvény az energiamegmaradás a Compton hatás (a rendszer energiája egyenlő a kölcsönhatási energia a rendszer után a reakció)

ahol hv - energia az incidens foton,

m 0 c - az energia az elektron nyugalmi,

hv „- ​​az energia a szórt foton,

hv + m 0 c - energia előtt kölcsönhatás.

A törvény lendületmegmaradás a Compton hatás:

- A beeső foton impulzus;

p „- visszarúgás elektron impulzus;

- szórt foton pulzusát.

Mass relativisztikus részecskék

Tér, és figyelembe véve, hogy

Összehasonlítva (3) és (4) kapjuk:

Szorozzuk és kap

Hullám-részecske kettősség a fény tulajdonságainak

Ezekben a kísérletekben, mint például interferencia, diffrakció, polarizáció, diszperziós fordulnak elő hullám tulajdonságait a fény, és arra használják, hogy leírja egy fényhullám jellemzői: λ, ν. A hatások a kvantum optika: termikus Radia-chenie, fotoelektromos hatás, fotokémiai hatású fény, enyhe nyomást, a Compton-hatás, a fényt úgy viselkedik, mint egy részecske és korpuszkuláris jellemzők leírására használt: tömeges lendületet. Kidolgozása optika, az egész készlet optikai jelenségek azt mutatta, hogy a folytonosság a jellemző az elektromágneses mező a fényhullám nem kellene szemben diszkrét tulajdonságok jellemző fotonok. Fény van egy komplex hullám-hullám tulajdonságok: egyaránt részecske és hullám tulajdonságokat és kvantum - a hullám-részecske kettősség (kettősség) tulajdonságait a fény.

Kommunikációs korpuszkuláris és hullám tulajdonságokat visszavert fény képlet energia, lendület, tömeges foton:

Hullám tulajdonságok szerepet játszanak a törvények prostraneniya futam gerenda, interferencia, diffrakció, polarizáció, és a korpuszkuláris gerenda kölcsönhatás kérdése folyamatokat. A nagyobb λ (kevesebb ν), az alsó p és E a foton, és annál nehezebb észlelni a kvantum tulajdonságait a fény (például a fényelektromos hatás csak HV> Avyx). A kisebb λ (nagyobb, ν), annál nehezebb, hogy érzékeli a hullám tulajdonságait a fény. Például, az X-sugarak λ

10 -10 m diffraktálja csak a kristályrács a szilárd.

A kapcsolat a hullám tulajdonságait a fény és orpuskulyarnymi magyarázható statikus módszerekkel.

Hullám tulajdonságai nem egyediek sok olyan fotonokat, hanem minden egyes foton.